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    Science

    Au-delà de l’horizon: Pluton

    media Pluton photographiée par New Horizons le 11 juillet dernier. La sonde se trouvait à 4 millions de kilomètres de la planète naine. NASA/JHUAPL/SWRI

    Après neuf ans d'attente, presque 6,5 milliards de kilomètres enfilés et une vitesse record de 50 000 km/h (70 fois plus vite qu’un avion de ligne), la sonde New Horizons de la Nasa arrivera ce 14 juillet à 11h49 TU enfin à son but : Pluton. Tout ça pour un survol. Mais comme nous allons le voir, c’est très loin de n’être rien.

    • C’est quoi Pluton ?

    Ce n’est pas une planète du Système solaire. Du moins, ce ne l’est plus depuis 2006 et ce funeste congrès de l’Union astronomique internationale (UAI) qui l’a rétrogradée au rang de planète naine. La crise a débuté en 2003, quand on a découvert Eris dont l’orbite est plus éloignée que celle de Pluton. Or, il se trouve qu’Eris est plus grande, et d’autres corps de cette région sont à peine plus petits que Pluton. Dès lors, y a-t-il huit, neuf, cent planètes dans le Système solaire ?

    La solution a donc été de reclasser tous ces objets en planètes naines. Et là, ce n’est pas tant la taille qui compte. Ce n’est pas parce que Pluton est petite (bien qu’elle le soit, notre Lune est plus grande, par exemple), mais parce qu’elle n’a pas correctement nettoyé son orbite, et a laissé tout un tas de cailloux spatiaux plus ou moins gros sur son passage. Le 24 août 2006, le Système solaire ne comptait donc plus que huit planètes (Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune), Pluton devenant une planète naine à la suite du vote de l’Union astronomique internationale, rejoignant ainsi les autres corps de cette famille : Eris, Cérès, Haumea, Sedna, Makemake et Quaoar.

    A l’époque, les Etats-Unis se sont opposés à cette reclassification. Car Pluton est alors la seule planète découverte par un Américain, Clyde Tombaugh en 1930. Et la sonde New Horizons qui doit aller visiter ce qui est encore une planète, a décollé quelques mois plus tôt, en janvier 2006. C’est la dernière mission d’exploration profonde en date lancée par la Nasa, qui souhaite également par ce biais retrouver le prestige de ses missions du XXe siècle, « aller là où personne n’est jamais allé », vers de nouveaux horizons.

    Cette image de Pluton a été prise le 8 juillet par les instruments LORRI et RALPH de New Horizons. On distingue une tache brune: c’est la «Baleine», la région que survolera la sonde. NASA-JHUAPL-SWRI

    • Pourquoi aller voir Pluton? (Et pourquoi mettre 9 ans pour s’y rendre, seulement pour la survoler ?)

    La science ! Souvenez-vous, on ne savait même pas que Pluton existait il y a 85 ans, avant que Clyde Tombaugh ne repère un petit point blanc se déplaçant au travers du ciel à 5 milliards de kilomètres de nous. Pluton reste donc très méconnue. Deux de ses cinq satellites n’ont même été découverts qu’après le départ de la sonde New Horizons ! Pourquoi un petit bout de caillou se trouve-t-il sur cette orbite après les quatre géantes gazeuses que sont Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune ? Pourquoi cette orbite si étrange d’ailleurs ? En effet, Pluton ne se trouve pas sur le même plan orbital que toutes les autres planètes, sa trajectoire est très elliptique, elle tourne sur elle-même dans le mauvais sens, et ses lunes ont une orbite perpendiculaire par rapport à la trajectoire de la planète naine. Sa composition, son atmosphère, sa géologie : tout reste à découvrir et à apprendre. Comme le dit Alan Stern, le responsable de la mission : « On ne va pas compléter les manuels scolaires ; on va les écrire de A à Z ».

    L’orbite de Pluton est très excentrique par rapport aux autres corps du Système solaire. La planète naine a une inclinaison de 17° par rapport au plan de l’écliptique. NASA-JHUAPL-SWRI

    Dès lors, pourquoi se contenter d’un survol et ne pas essayer de se mettre en orbite autour, ou même s’y poser ? La réponse est simple : le carburant. Après un voyage de neuf ans et 6,4 milliards de kilomètres engloutis, New Horizons file à la vitesse de 14 kilomètres par seconde. Freiner des quatre fers et se faire happer par le très faible champ gravitationnel plutonien réclamerait une quantité de carburant incompatible avec ce genre de mission.

    Le simple survol s’impose donc, mais c’est tout aussi bien : avec ses sept instruments embarqués à bord, New Horizons a de quoi s’occuper. A l’issu de ce survol, on aura ainsi une carte détaillée de Pluton et de sa principale lune, Charon, une idée de sa géologie et de sérieuses données sur son atmosphère. Et ce n’est pas fini pour autant : New Horizons va continuer sur sa lancée et se diriger vers la ceinture extérieure du Système solaire et explorer la ceinture de Kuiper. Celle-ci est pleine d’objets inconnus, véritables vestiges de l’époque de la formation du Système solaire, il y a cinq milliards d’années.

    • Comment est-ce qu’on envoie une sonde à cinq milliards de kilomètres de nous et comment fait-elle pour communiquer avec nous ?

    Il faut tout d’abord une bonne fusée ! En l’occurrence, et pour être précis, ce fut une Atlas V-551 avec un second étage Centaure et un troisième, Star 48B. Le 19 janvier 2006, New Horizons s’est donc élancée vers les cieux, tout d’abord vers Jupiter, qu’elle atteignit seulement un an plus tard, le 28 février 2007. Le but de la manœuvre était de profiter de l’attraction gravitationnelle de planète géante pour accélérer la sonde par effet de fronde. Celle-ci s’est alors élancée à 75 000 km/h vers le duo Pluton-Charon, avant de ralentir progressivement à cause de l’attraction du Soleil. La sonde avale aujourd’hui 1,2 million de kilomètres par jour, pour se retrouver neuf ans et six mois plus tard aux portes des enfers (Pluton et ses lunes tirent en effet leurs noms des mondes souterrains de la mythologie gréco-romaine), dans un environnement glacial, où le Soleil est une pâle lueur dans le ciel, mille fois moins brillant que sur Terre.

    A cette distance, pas question, donc, de compter sur des panneaux solaires pour alimenter la sonde en énergie. C’est pourquoi New Horizons embarque avec elle ce qu’on appelle un RTG : un générateur thermoélectrique à radio-isotope, une sorte de mini réacteur nucléaire. A cette distance également, il faut quatre heures et demie pour que les données envoyées par la sonde nous parviennent – neuf heures pour que les données fassent l’aller-retour. La sonde devra donc réaliser toutes ses manœuvres en pilotage automatique.

    • Quel sera le programme de New Horizons ?

    Le 14 juillet, à précisément 11h49 min 57 s en Temps universel (TU), la sonde sera au plus proche de Pluton : 12 500 kilomètres. Elle survolera une région surnommée « la Baleine », à cause de sa forme particulière repérée sur les clichés pris par New Horizons lors de son approche. Quelques minutes plus tard, la sonde sera au plus proche de la principale lune de Pluton, Charon. A 28 858 kilomètres, elle prendra pour la première fois des clichés détaillés de ce satellite de 1 207 kilomètres de diamètre.

    Moins d’une heure plus tard, à 12h51 min 25 s TU, New Horizons sera passée derrière Pluton. Ce sera l’occasion d’observer une occultation du Soleil par la planète naine et d’utiliser la lumière de notre étoile qui se fraiera chemin au travers de l’atmosphère de Pluton pour l’analyser. Rebelote à 14h17 min 40 s TU, avec cette fois Charon en ligne de mire, et à 14h20 TU quand Pluton passera devant la Terre.

    Pendant tout ce temps, New Horizons va cesser de communiquer avec la Terre pour se concentrer sur sa moisson de données. Les équipes scientifiques commenceront à recevoir les premières communications entre le 17 et le 20 juillet. Ce sont des données « haute-priorité » qui ne représentent qu’1 % de tout ce que la sonde aura collecté. Le reste suivra à partir de l’automne jusqu’à la fin de 2016.

    Pendant ce temps, New Horizons va continuer sa route en direction de la ceinture de Kuiper. Là, un nouveau survol est prévu et deux cibles sont pour l’instant à l’étude. La première est plus accessible, car demande moins d’énergie pour l’atteindre, mais la deuxième semble plus intéressante. Le survol (à moins de 10 000 kilomètres ?) est prévu en 2019, et les chercheurs choisiront leur objectif à l’automne.

    • Pluton : carte d’identité

    Découverte en 1930 par Clyde Tombaugh
    Déchue du rang de planète en 2006
    Diamètre : 2 306 kilomètres (Terre : 12 756 kilomètres. Lune : 3 476 kilomètres)
    Composition : 2/3 de roche, 1/3 de glace
    Température : entre -228 °C et -238°C
    Cinq satellites : Charon, Hydra, Nix, Kerberos, Styx
    Durée d’une journée : 6,4 jours terrestres
    Durée d’une année : 247 années terrestres
    Distance au Soleil : entre 4 435 millions de kilomètres et 7 304 millions de kilomètres
    Gravité : 0,066 (quinze fois moindre que sur Terre)

    • Les sept instruments de New Horizons

    NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwe

    LORRI Long Range Reconnaissance Imager : Caméra haute-résolution pouvant produire des images en noir et blanc d’une résolution de 50 mètres. Pour avoir des images en couleur, il faut coupler ses données à celles de …

    RALPH : Une caméra qui fonctionne dans le visible et l’infrarouge. Elle fournit des images avec une résolution de l’ordre du kilomètre. Elle possède également un outil pour déterminer la température et la composition de la surface de Pluton.

    SDC Le Venetia Burney Student Dust Counter : Il permet de mesurer la taille et la quantité des poussières interplanétaires.

    PEPSSI Pluto Energectic Particle Spectrometer Science Investigation : Il s’agit d’un spectromètre à haute énergie. Son but est de mesurer le taux « d’évaporation » de l’atmosphère plutonienne.

    SWAP Solar Wind Around Pluto : Analyse le vent solaire.

    REX Radio Science Experiment : C’est une expérience radio : il recevra une transmission radio depuis la Terre qui aura traversé l’atmosphère de Pluton et en déduira alors les caractéristiques.

    ALICE : Un spectromètre ultraviolet qui va caractériser l’atmosphère de Pluton.

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